纳米材料的研究内容及进展

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纳米材料研究现状

纳米材料研究现状

纳米材料研究现状纳米材料研究是当前材料科学领域的前沿和热点之一、纳米材料具有独特的物理、化学和生物性质,广泛应用于电子、储能、催化、传感、生物医药等领域。

本文将介绍纳米材料的分类、制备方法以及应用领域的最新研究进展。

纳米材料通常被定义为至少在一个维度上小于100纳米的材料。

根据形态和组成的不同,可以将纳米材料分为纳米颗粒、纳米线、纳米片、纳米管、纳米薄膜等。

其中,纳米颗粒是最常见的一种,具有高比表面积和量子尺寸效应,导致了许多独特的物理和化学性质。

在纳米材料的制备方法方面,有许多不同的技术可用。

常见的制备方法包括物理气相沉积、溶液合成、固相反应、机械法等。

物理气相沉积是一种通过气相反应在高温下制备纳米材料的方法,适用于制备纳米线、纳米颗粒等材料。

溶液合成是通过在溶液中加入适当的前体物质来合成纳米材料的方法,适用于制备纳米颗粒、纳米片等材料。

固相反应是通过在固相条件下进行反应合成纳米材料的方法,适用于制备纳米颗粒、纳米薄膜等材料。

机械法是通过机械力对原料进行研磨、碾压等处理制备纳米材料的方法,适用于制备纳米颗粒、纳米管等材料。

纳米材料的研究目前涉及各个领域,如电子、储能、催化、传感、生物医药等。

在电子领域,纳米材料被广泛应用于光电器件和纳米电子器件中,如纳米晶体管和纳米电池。

在储能领域,纳米材料的高比表面积使其成为制备高性能电池和超级电容器的理想材料。

在催化领域,纳米材料的高比表面积和优越的催化性能使其成为催化剂的理想选择。

在传感领域,纳米材料的特殊性质使其成为用于检测和传感的优秀材料。

在生物医药领域,纳米材料被广泛应用于药物传输、成像、诊断和治疗等方面。

最近的研究进展主要集中在纳米材料的制备方法改进、结构调控以及应用开发方面。

一些新的制备方法,如原子层沉积、热分解、电化学沉积等,可以制备出具有特殊形态和结构的纳米材料。

同时,通过控制实验条件、添加表面修饰剂等手段,可以调控纳米材料的结构和性质,实现对其性能的定制化。

纳米生物材料的研究及应用前景展望

纳米生物材料的研究及应用前景展望

纳米生物材料的研究及应用前景展望一、纳米生物材料的概念及特点纳米生物材料是一种新型的材料,它将纳米技术与生物技术相结合,并在此基础上进行研究与开发,因此它具有许多独特的特点:1.尺寸小:纳米生物材料尺寸小,其大小与许多细胞和生物分子相当,因此可以被用于制备生物医学纳米设备和药物递送系统等。

2.大比表面积:由于其小尺寸和大比表面积,纳米生物材料可以提供更多的化学反应位置和吸附作用位点,可以更好地控制生物反应。

3.独特的物理和化学性质:纳米生物材料的物理和化学性质因其粒子尺寸和表面结构的变化而发生变化。

4.生物相容性好:纳米生物材料与生物体的生物相容性好,对人体无害。

二、纳米生物材料的研究进展与应用领域1.药物递送系统纳米生物材料可以作为药物递送系统的载体,将药物包裹在其内部并将其输送到特定的部位,这种方法可以使药物通过生物障碍进入到特定的细胞和组织中。

使用纳米生物材料作为药物递送系统可以增强药物的稳定性,缩小药物剂量和副作用。

2.生物成像纳米生物材料可以通过改变其表面结构和化学性质来实现优良的生物成像性能。

纳米材料可以应用在各种成像技术领域,包括放射性成像、磁共振成像、紫外线可视光谱技术等。

3.组织工程对于组织细胞工程,纳米生物材料可以用于构建生体材料,在体外培养肌肉细胞、皮肤细胞、软骨细胞等,并与这些细胞结合,从而产生具有生物功能的人造组织。

4.生物传感生物传感器是一种可以用来检测特定生物效应的材料。

这些生物效应包括物理、化学、光学、生物学等。

纳米生物材料可以通过表面改性等技术实现所需的生物反应,这种方法在生物传感器的应用领域广泛使用。

三、纳米生物材料的制备技术纳米生物材料的制备技术多种多样,包括:1.物理方法:通过等离子体法、溶胶凝胶法、机械球磨法等物理方法,可以制备出尺寸均匀、分散性高的纳米材料。

2.化学方法:通过溶液法、化学反应法等化学方法,可以制备出不同形态和功能的纳米生物材料。

3.生物法:采用细菌、酵母菌等微生物,可以在无机溶液中制备纳米晶体和纳米生物材料。

纳米材料阻燃性能及应用前景研究进展

纳米材料阻燃性能及应用前景研究进展

纳米材料阻燃性能及应用前景研究进展引言纳米材料是一种具有尺寸在纳米量级(1-100纳米)的特殊材料,相比传统材料,具有独特的物理、化学和电子性质。

纳米材料具有较大的比表面积、比表面活性和较小的尺寸效应等特点,使其在许多领域具有广泛的应用潜力。

其中一个应用领域是阻燃材料。

随着纳米材料在阻燃领域的研究日益深入,人们对纳米材料阻燃性能及其应用前景产生了浓厚的兴趣。

本文将对纳米材料阻燃性能及应用前景的研究进展进行综述。

一、纳米材料阻燃性能纳米材料由于其特殊的尺寸效应和表面效应,使其具有优异的阻燃性能。

研究表明,纳米材料可以通过以下几个方面来提高材料的阻燃性能:1. 溶胶-凝胶法制备纳米材料溶胶-凝胶法是一种常用的纳米材料制备方法,通过控制溶胶和凝胶的反应条件,可以调控纳米材料的结构和性能。

例如,采用溶胶-凝胶法合成无机氧化物纳米材料,可以提高阻燃材料的热稳定性和耐燃性。

2. 纳米粒子的表面修饰纳米粒子的表面修饰可以增强材料的阻燃性能。

通过改变纳米粒子的表面性质,可以增强材料的炭化特性、抑制热解和延缓燃烧速率。

近年来,研究人员通过将聚合物包覆在纳米粒子表面或利用金属氧化物修饰纳米粒子表面等方法,成功提高了材料的阻燃性能。

3. 纳米复合材料的构筑纳米复合材料是指将纳米材料与基体材料进行复合得到的材料。

通过在基体材料中引入纳米材料,可以提高材料的热稳定性、抗烧蚀性和抑制烟雾生成能力。

研究发现,纳米复合材料具有更好的阻燃性能和热分解特性,具有广阔的应用前景。

二、纳米材料阻燃应用前景纳米材料具有出色的阻燃性能,可以在多个领域应用,拥有广阔的前景。

以下是几个纳米材料在阻燃领域的应用前景:1. 电子设备随着电子设备的普及,电子设备的火灾事故也时有发生。

纳米材料作为阻燃新材料,可以有效提高电子设备的安全性能,降低火灾事故的风险。

2. 轻量化材料纳米材料具有轻质、高强度和良好的抗热性能,可以用于制造轻量化材料,如汽车和飞机等。

纳米材料在新能源领域的研究进展

纳米材料在新能源领域的研究进展

纳米材料在新能源领域的研究进展随着环保意识的提高和全球能源危机的加剧,新能源技术的开发与应用越来越受到人们的重视。

纳米技术作为当今前沿领域之一,已经在新能源领域展现出了强大的应用潜力。

本文将对纳米材料在新能源领域的研究进展进行探讨。

一、纳米材料在太阳能电池中的应用太阳能电池是目前应用最为广泛的新能源设备之一。

纳米技术可以通过制备纳米粒子、纳米棒和膜的形式在太阳能电池中实现新能源的高效转换。

例如,通过在硅太阳能电池表面或内部引入纳米结构,可以增加其自吸收强度和提高载流子分离效率,大大提高太阳能电池的转换效率。

同时,已有研究表明,在天然染料敏化太阳能电池中,采用纳米结构材料作为电子传输路径会显著提高能量转换效率。

此外,还有人尝试使用纳米量子点作为太阳能电池中的光吸收剂,将太阳能转化成电流产生更高的效率。

二、纳米材料在燃料电池中的应用燃料电池是一种能够将燃料与氧气反应生成能量的设备,其比传统燃烧产生更加清洁的能源,具有广泛的应用前景。

纳米技术可以提高燃料电池催化剂的活性,降低反应温度和提高催化剂的稳定性。

例如,通过制备高分散、高表面积的纳米复合催化剂,可以提高燃料电池的功率密度和催化剂的使用寿命。

此外,在固态氧化物燃料电池中,通过在氧化物电解质膜表面制备纳米枝状结构,能够显著提高电池的性能和长期稳定性。

三、纳米材料在锂离子电池中的应用锂离子电池是现代电子设备中广泛使用的一种电池,其能够以高比能量、高比功率和长寿命的方式存储和释放电能。

纳米技术在锂离子电池中的应用主要涉及锂离子电池正极材料和负极材料的制备。

例如,采用纳米碳管、纳米金属氧化物和纳米结构的锂离子电池正极材料,能够提高电池的能量密度和功率密度。

此外,在锂离子电池负极材料方面,纳米技术能够有效地提高其容量和增加其循环寿命。

四、纳米材料在光催化水分解中的应用光催化水分解技术是利用太阳能光照与催化剂共同作用将水分解为氢气和氧气的技术。

纳米技术能够提高催化剂的光催化活性和稳定性,增强其吸收光子和促进光生电荷的分离与传输。

纳米塑料材料的研究进展和应用前景展望

纳米塑料材料的研究进展和应用前景展望

纳米塑料材料的研究进展和应用前景展望纳米塑料材料的研究进展和应用前景展望引言:纳米技术是当今科技领域中发展最快的领域之一,而纳米塑料材料则是纳米技术在材料科学领域的一项重要应用。

纳米塑料材料具有与传统塑料相比的许多显著特性,如优异的力学性能、耐磨性、导电性、热稳定性和耐高温性等。

同时,纳米塑料材料的应用前景广阔,可以应用于电子、医疗、环保、能源等多个领域。

本文将首先介绍纳米塑料材料的研究进展,然后探讨其应用前景。

一、纳米塑料材料的研究进展1. 突破传统材料性能限制纳米技术的引入赋予塑料新的特性和性能。

纳米塑料材料中的纳米填料能够改善塑料的力学性能,如增加强度、硬度和韧性等。

同时,通过纳米材料的加入,可以提高塑料的导电性和热稳定性,使其在特定领域中具有更广泛的应用。

2. 研发新型纳米填料目前,研究者们通过调控纳米填料的配比和添加方式,发展了多种新型纳米填料,如纳米硅胶、纳米碳管、纳米氧化锌等。

这些纳米填料具有高比表面积和特殊的形貌结构,能够改变塑料的微观结构和力学性能,提升塑料的综合性能。

3. 提高纳米塑料材料的加工性能纳米塑料材料的加工性能对于应用前景至关重要。

目前,研究者们通过改变塑料的分子结构和添加具有润滑作用的纳米填料,提高了纳米塑料材料的加工性能,使其更易于塑料原料制备和加工成型。

二、纳米塑料材料的应用前景展望1. 电子领域纳米塑料材料具有优异的导电性能和机械柔韧性,可以应用于柔性显示器、柔性电池和柔性电路板等电子产品中。

这些产品具有可弯曲、可卷曲等特点,可以为电子设备的小型化和轻量化提供可能。

2. 医疗领域纳米塑料材料可以制备成生物相容性材料,如纳米膜、纳米粒子等,用于制造人工器官、药物输送、组织工程等医疗领域。

同时,纳米塑料材料还具有抗菌性能,可以应用于医疗器械和医用材料中,提高其安全性和耐用性。

3. 环保领域纳米塑料材料在环保领域中的应用前景巨大。

通过合理利用废弃塑料资源,制备出质量轻、强度高的纳米塑料材料,可以替代传统材料,减少对环境的污染和能源消耗,实现可持续发展。

纳米技术在材料领域中前沿进展

纳米技术在材料领域中前沿进展

纳米技术在材料领域中前沿进展纳米技术是在纳米尺度上对物质进行研究、控制和改造的一门学科。

纳米尺度指的是物质尺寸在1到100纳米之间。

随着科技的不断进步,纳米技术在各个领域都展现出了巨大的潜力,特别是在材料领域中,纳米技术的应用已经引起了广泛的关注。

一、纳米材料的合成与制备技术纳米技术的快速发展与纳米材料的合成与制备技术密不可分。

传统的材料制备方法无法精确控制材料的尺寸和形貌,但纳米技术的发展使得这一问题得到了解决。

现代纳米材料的合成和制备技术包括溶剂热法、熔融法、溶胶凝胶法、氧化还原法等多种方法。

这些方法可以合成出具有特殊功能和性质的材料,如纳米粒子、纳米薄膜、纳米线和纳米结构等。

二、纳米材料在能源领域中的应用纳米材料在能源领域的应用是当前研究的热点之一。

由于纳米材料具有特殊的物理和化学性质,可以提高能量的转换效率和储存密度。

例如,纳米材料在太阳能电池、燃料电池和储能设备中的应用已经取得了显著的进展。

使用纳米材料可以提高光电转换效率,延长电池的寿命,减小储能设备的体积和重量,为可持续发展提供了新的解决方案。

三、纳米材料在传感器领域中的应用纳米材料在传感器领域中也有着广泛的应用。

由于纳米材料具有大比表面积、高灵敏度和优异的电化学性能,可以用于制备高灵敏的传感器。

例如,一些纳米材料可以用来制作生物传感器,可以实现对生物分子的高灵敏检测,广泛应用于生物医学和环境监测中。

此外,纳米材料还可以用于制备传感器阵列,实现多参数的同时检测,提高传感器的性能。

四、纳米材料在医疗领域中的应用纳米材料在医疗领域的应用也备受关注。

纳米材料具有较小的尺寸和较大的比表面积,可以实现药物的精确传递和靶向治疗。

这些特性为靶向药物输送系统的设计提供了可能。

例如,纳米颗粒可以携带药物并将其精确释放到病变组织中,减少药物的毒副作用,提高治疗效果。

此外,纳米材料还可以用于制备生物成像剂,实现对疾病的早期诊断和治疗监测。

五、纳米材料在环境保护中的应用纳米材料在环境保护领域中的应用也显示出了巨大的潜力。

纳米材料的毒理学研究进展及其应用前景分析

纳米材料的毒理学研究进展及其应用前景分析

纳米材料的毒理学研究进展及其应用前景分析纳米材料是指其中至少一种尺寸小于100纳米的固体物质,这些小尺寸特性使得纳米材料在许多领域有着独特的应用和潜在的应用前景,如医学、能源、环境、电子等。

但纳米材料也存在着潜在的毒性,这些毒性在前期的研究中就已经被证实。

因此,进行纳米材料毒理学研究是非常必要的。

本文将介绍纳米材料毒理学研究的进展及其应用前景分析。

一、纳米材料毒理学研究进展1.毒性机制研究表明,纳米材料的毒性机制主要包括:(1)氧化应激;(2)炎症反应;(3)细胞死亡;(4)肝脏、肾脏等重要器官的损伤。

2.研究对象在纳米材料的毒理学研究中,常用的研究对象包括:(1)小鼠和大鼠;(2)猴子;(3)人类细胞系;(4)鱼类和其他无脊椎动物等。

其中,小鼠和大鼠是最常用的实验动物。

3.评价方法为了评价纳米材料的毒性,目前主要采用以下几种方法:(1)细胞生存能力测定;(2)动物生存率和体重变化;(3)荧光显微镜观察;(4)电镜观察;(5)生化指标测定等。

4.毒性分析研究表明,纳米材料的毒性与其形态、大小和表面化学性质等因素有关,其中纳米材料的大小是最关键的因素。

同时,纳米材料对于不同种类的细胞和动物也存在特异性毒性。

二、纳米材料的应用前景1.医学领域纳米材料在医学领域的应用前景非常广泛,例如:(1)纳米材料在生物成像方面的应用:包括磁共振成像、X射线成像、CT等;(2)纳米材料在治疗方面的应用:包括药物输送、光动力疗法、热疗法等。

2.环境领域纳米材料在环境领域的应用前景也非常广泛,例如:(1)纳米材料在水处理方面的应用:包括吸附、光催化等;(2)纳米材料在空气治理方面的应用:包括过滤、氧化等。

3.电子领域随着电子领域的发展,纳米材料在该领域也有着巨大的应用前景,例如:(1)纳米材料在电池和太阳能电池方面的应用;(2)纳米材料在储存和传输信息方面的应用等。

三、结论纳米材料作为一种具有广泛应用潜力的新兴材料,其毒理学研究非常必要。

纳米纤维材料的制备及应用研究进展

纳米纤维材料的制备及应用研究进展

纳米纤维材料的制备及应用研究进展随着科技的不断发展和人们对生活质量要求的提高,纳米技术越来越受到人们的关注。

纳米技术是通过自组装和自组装性的理论基础,设计和制备具有纳米尺度结构的新材料。

其中,纳米纤维作为一种重要的纳米材料,由于其特殊的性质和广泛的应用前景,吸引了众多科学家的研究。

一、纳米纤维的制备方法:1.电纺法制备:电纺法是目前制备纳米纤维最常用的方法之一,其制备原理是通过利用高电场作用下纤维素溶液表面的荷电作用将喷涌出的液滴逐渐拉伸成纳米级尺寸的纤维。

电纺法制备的纳米纤维具有较高的比表面积、较好的孔结构和悬浮性,因此被广泛应用于材料、能源、生物医学、环保等领域。

2.气相沉积法制备:气相沉积法制备纳米纤维技术是利用化学气相沉积技术,通过控制反应温度、压力和气体流量等工艺条件,在陶瓷、金属、半导体等材料基底上形成纳米级尺寸的纤维。

该方法可以制备出高度纯净和高结晶度的材料纳米纤维,但需要复杂的真空设备,成本较高。

二、纳米纤维材料的应用:1.生物医学领域:纳米纤维作为一种具有生物相容性、可降解、高比表面积、高孔隙率的生物材料,被广泛应用于修复组织、制造3D支架、制备组织工程等方面。

同时,具有药物载体、细胞培养和诊断、生物传感器等免疫分析方面的应用潜力。

2.环境保护领域:纳米纤维材料在环境保护领域的应用主要体现在水处理、废气处理、液态催化剂等方面。

通过制备新型的纳米纤维材料,提高其润湿性、晶体结构、表面活性位点等,在环境中吸附、催化、分解有害物质,具备重要的环保应用价值。

3.能源领域:纳米纤维在能源领域中的应用包括燃料电池、锂离子电池、超级电容器等,利用其高比表面积、高电导性、高反应活性等特点,来提高能量传输和储存的效率。

4.材料领域:纳米纤维材料在材料领域中的应用非常广泛,包括塑料、橡胶、金属、陶瓷等材料的增强、传热性能改善、制备纳米复合材料等方面。

三、纳米纤维材料的未来发展:目前,虽然纳米纤维材料的研究已经取得了一定的进展,但是其制备工艺和应用技术还存在着许多挑战和难点。

持久发光纳米材料合成及生物医学应用研究进展

持久发光纳米材料合成及生物医学应用研究进展

持久发光纳米材料合成及生物医学应用研究进展1. 持久发光纳米材料的合成方法研究进展a)化学气相沉积法(CVD):这是一种常用的制备纳米材料的方法,通过在真空环境下将反应物转化为固态颗粒。

这种方法可以精确控制纳米颗粒的大小、形状和组成,从而实现对持久发光纳米材料的有效合成。

研究人员已经成功地利用化学气相沉积法合成了多种持久发光纳米材料,如氧化铟锡(ITO)、硫化镉(CdS)等。

b)液相外延法(LPE):这是一种通过在基底上生长薄膜的方法来制备纳米材料的方法。

与CVD相比,LPE具有更高的生长速率和更好的晶体质量,因此在制备高质量的持久发光纳米材料方面具有优势。

研究人员已经成功地利用液相外延法合成了多种持久发光纳米材料,如硒化镉(CdSe)、硫化镉(CdS)等。

这种方法具有较高的可控性和可调性,因此在制备具有特定性质的持久发光纳米材料方面具有优势。

研究人员已经成功地利用溶胶凝胶法合成了多种持久发光纳米材料,如氧化铟锡(ITO)、硫化镉(CdS)等。

这种方法具有较高的沉积速度和较低的能耗,因此在制备大面积的持久发光纳米材料方面具有优势。

研究人员已经成功地利用电化学沉积法合成了多种持久发光纳米材料,如氧化铟锡(ITO)、硫化镉(CdS)等。

随着各种合成方法的研究和发展,持久发光纳米材料的种类和性能不断丰富,为生物医学领域的应用提供了更多的可能性。

随着科学技术的进一步发展,我们有理由相信持久发光纳米材料将在生物医学领域发挥更加重要的作用。

1.1 化学还原法化学还原法的优点在于合成过程简单、成本低廉,且可以制备出具有较高发光强度和稳定性的纳米材料。

该方法也存在一定的局限性,如还原剂的选择受到金属离子还原能力的限制,导致合成的纳米材料性能可能不尽如人意;此外,还原过程中可能产生副产物,影响纳米材料的纯度和发光性能。

为了克服这些局限性,研究人员需要不断优化还原剂的选择、反应条件以及后续纯化工艺,以实现更高效、更稳定的持久发光纳米材料合成。

纳米材料的性能研究进展

纳米材料的性能研究进展
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纳米 材料 又称为 超微颗 粒材料 ,纳米 粒子也 叫 超微颗粒 ,是 指 尺寸 在 1—10 m 间 的粒子 ,是 处 0n
体 积 ) 与 直径 成 反 比。随 着 颗 粒 直 径 的变小 比表 面 积将会 显著地增 加 。例 如粒 径 为 ln 时 , 比表 Om

纳米技术研究的现状和进展

纳米技术研究的现状和进展

纳米技术研究的现状和进展随着现代科技的不断发展,纳米技术正在成为人们关注的热点。

纳米技术是一种能够制造、处理和使用尺寸为1纳米(纳米是十亿分之一米)的材料和器件的技术。

它有着广泛的应用前景,可以用于制造微型芯片、纳米电子器件、纳米粉末等,也可以应用于生物医学、环境保护、食品工业等方面。

本文将介绍纳米技术的研究现状和进展。

一、纳米技术的发展历史纳米技术的发展可以追溯到1959年,当时美国科学家Richard Feynman在一次演讲中提出了“控制和操纵单个原子和分子”的概念,这就是纳米技术的雏形。

20世纪80年代,随着扫描电子显微镜和原子力显微镜的发明,科学家们开始能够观察和操纵单个原子和分子。

随着计算机和软件技术的进步,科学家们开始能够设计和模拟纳米材料的性质和行为。

在20世纪90年代,随着纳米技术的进一步发展,人们逐渐认识到纳米技术的重要性。

目前,纳米技术已经成为一个全球性的研究领域,涉及化学、物理、材料科学等多个学科。

二、纳米材料的制备和应用纳米材料是纳米技术的核心之一。

纳米材料具有尺寸小、比表面积大、性能优良等特点,可以应用于多个领域。

1.纳米金属材料纳米金属材料是一种具有特殊物理和化学性质的材料。

由于具有高比表面积、量子尺寸效应等特点,纳米金属材料在催化、储能等方面表现出优异的性能。

比如纳米银材料可以作为高效的抗菌材料,纳米铁材料可以应用于废水处理等。

2.纳米生物材料纳米生物材料是生物医学领域中应用的重要材料。

纳米生物材料可以用于治疗癌症、糖尿病等疾病,也可以用于疫苗制备、细胞成像等方面。

比如纳米载药系统可以将药物精确地送到病变部位,减少药物的毒副作用,纳米生物传感器可以快速、准确地检测病原体等物质。

3.纳米电子材料纳米电子材料在微电子和纳米电子器件中有着广泛的应用。

比如石墨烯、碳纳米管等纳米材料具有高导电性和优异的电学性能,可以应用于高频电子器件、传感器等方面。

三、纳米技术的发展现状和前景当前,纳米技术已经进入到一个快速发展的阶段。

纳米材料的研究进展以及应用前景研究

纳米材料的研究进展以及应用前景研究

纳米材料的研究进展以及应用现状1.绪论从概念来说,纳米材料是由无数个晶体组成的,它的大小尺寸在1~100纳米范围内的一种固体材料。

主要包括晶态、非晶态的金属、陶瓷等材料组成。

因为它的大小尺寸已经接近电子的相干长度,它有着特殊的性质。

这些特殊性质所表现出来的有导电、导热、光学、磁性等。

目前国内、国际的科学家都在研究纳米材料,试图打造一种全新的新技术材料,将来为人类创造更大的价值。

纳米科学技术也引起了科学家的重视,在当代的科学界有着举足轻重的地位。

纳米技术的范围包括纳米加工技术、纳米测量技术,纳米材料技术等。

其中纳米材料技术主要应用于材料的生产,主要包括航天材料、生物技术材料,超声波材料等等。

从1861年开始,因为胶体化学的建立,人们开始了对直径为1~100纳米粒子的研究工作。

然而真正意义上的研究工作可以追溯到20世纪30年代的日本为了战争的胜利进行了“沉烟实验”,由于当时科技水平落后研究失败。

2.纳米材料的应用现状研究表明在纺织和化纤制品中添加纳米微粒,不仅可以除去异味和消毒。

还使得衣服不易出现折叠的痕迹。

很多衣服都是纤维材料制成的,通常衣服上都会出现静电现象,在衣服中加入金属纳米微粒就可消除静电现象。

利用纳米材料,冰箱可以消毒。

利用纳米材料做的无菌餐具、无菌食品包装用品已经可以在商场买到了。

另外利用纳米粉末,可以快速使废水彻底变清水,完全达到饮用标准。

这个技术可以提高水的重复使用率,可以运用到化学工业中。

比如污水处理厂、化肥厂等,一方面使得水资源可以再次利用,另一方面节约资源。

纳米技术还可以应用到食品加工领域,有益健康。

纳米技术运用到建筑的装修领域,可以使墙面涂料的耐洗刷性可提高11倍。

玻璃和瓷砖表面涂上纳米材料,可以制成自洁玻璃和自洁瓷砖,根本不用擦洗。

这样就可以节约成本,提高装修公司的经济效益。

使用纳米微粒的建筑材料,可以高效快速吸收对人体有害的紫外线。

纳米材料可以提高汽车、轮船,飞机性能指标。

纳米技术与纳米材料的研究进展

纳米技术与纳米材料的研究进展

纳米技术与纳米材料的研究进展近年来,纳米技术和纳米材料研究受到广泛关注。

纳米技术是指研究和应用尺寸在纳米级别的物质,主要包括制备、测量和应用三个方面。

而纳米材料是指尺寸在纳米级别的物质,具有优良的物理、化学、生物等性质,在材料科学、纳米医学、环境保护等领域有着广泛的应用。

本文将对纳米技术和纳米材料的研究进展进行探讨。

一、制备技术纳米材料的制备技术主要包括化学合成、物理法、生物合成等。

其中,化学合成技术是最常用的一种方法。

通过控制反应温度、pH值、溶液浓度等条件,可以制备出各种形态、大小、结构不同的纳米材料。

比如,利用水热法,可以制备出具有形貌多样性和同步多级组织结构的纳米材料。

而物理法则主要包括机械法、光化学法、电化学法等,相对于化学合成法,物理法制备的纳米材料具有更大的比表面积和更好的物理化学性能。

生物合成法则利用微生物在生长过程中分泌的蛋白质、多糖等物质,使纳米尺度的矿物物质在生物体内形成。

通过改变反应条件和微生物类型,可以制备出不同形状、大小、结构的生物纳米材料。

二、应用领域纳米材料在材料科学、纳米医学、环境保护等领域有着广泛的应用。

在材料科学领域,纳米材料已成为目前最活跃和最前沿的科学领域之一。

通过改变纳米材料的形态、结构和表面性质等,可以生产出具有特殊功能的材料。

比如,纳米材料的表面活性能使其在催化反应、储能材料等领域有着广泛的应用。

同时,纳米材料还被广泛应用于磁性材料、催化剂、半导体器件等领域。

在纳米医学领域,纳米材料的应用也备受关注。

纳米医学是指应用纳米技术和纳米材料进行医学诊断和治疗。

通过改变纳米材料的表面性质和设计功能,可以实现给药、生物成像、免疫诊断等多种医学应用。

利用纳米材料还可以制备出具有肿瘤特异性的药物载体,提高药物疗效并减少毒副作用。

在环境保护领域,纳米材料的应用也日益广泛。

纳米材料具有极高的比表面积和化学反应活性,可以用于处理洁净水、净化空气、除臭等多种应用场合。

比如,纳米颗粒可以利用其对不同物质的选择性吸附性来进行水污染和空气治理。

纳米材料在锂离子电池中的应用研究进展

纳米材料在锂离子电池中的应用研究进展

纳米材料在锂离子电池中的应用研究进展锂离子电池是目前最有前途的电化学储能设备之一,具有高能量密度、长寿命、无记忆效应等优点。

然而,锂离子电池存在的问题也不容忽视,其中最主要的就是其储能密度不足,导致电池容量有限。

为了克服这一难题,纳米材料被引入到锂离子电池中,作为各种电化学活性物质的载体,以期提高电池容量和循环性能。

近年来,围绕纳米材料在锂离子电池中的应用展开了大量的研究工作,并取得了一系列的研究进展。

1. 纳米二氧化钛纳米二氧化钛具有高比表面积和可调控的表面化学特性,可以提供丰富的反应位点,因此被广泛应用于锂离子电池中。

其中,最常见的应用是在锂离子电池的负极上作为锂离子的储存载体。

实验结果表明,由于纳米二氧化钛的高比表面积和可调控的表面化学特性,可以显著提高电池的循环性能和容量,将纳米二氧化钛引入锂离子电池,克服了传统的负极材料在储锂和释放锂过程中面临的种种困难,大大提高了电池的使用寿命和品质。

2. 纳米二氧化硅与纳米二氧化钛不同的是,纳米二氧化硅是一种典型的锂离子电池正极材料,其具有良好的电导率和较高的放电比容量。

实验表明,纳米二氧化硅可以在锂离子电池中形成细小的颗粒,并通过与锂离子的交换和嵌入来储存和释放锂离子。

纳米二氧化硅能够确保锂离子电池正极材料的高效储锂和释锂,提高了锂离子电池的电化学性能,阳极材料的循环性能和容量得到了极大的提高。

3. 纳米硅纳米硅是一种优秀的锂离子电池负极材料,其利用纳米材料带来的高比表面积和抗氧化能力,大大提高了负极材料的储能密度和循环性能。

纳米硅不仅能够激发锂离子在其表面区域的相变反应,还可以确保锂离子在与负极材料的反应中保持稳定,不会发生剧烈的化学反应。

由于纳米硅具有亲水性和亲疏水性的表面特性,可以根据电池的使用条件进行控制,从而实现良好的循环性能和容量。

4. 纳米石墨烯纳米石墨烯是一种新兴的锂离子电池电极材料,在其表面的氧基团、羟基和羰基等团簇可以作为锂离子和电子交换的反应位点,从而提高电池的放电容量和循环性能。

纳米材料国内外研究进展纳米材料的结构、特异效应与性能

纳米材料国内外研究进展纳米材料的结构、特异效应与性能

纳米材料国内外研究进展纳米材料的结构、特异效应与性能一、本文概述纳米材料,一种尺寸在纳米级(1-100纳米)的微小粒子组成的材料,由于其独特的物理、化学和生物学性质,在科学研究和技术应用上展现出了巨大的潜力和价值。

随着科学技术的快速发展,纳米材料已成为国内外研究的热点和前沿领域。

本文旨在全面综述纳米材料的研究进展,重点探讨其结构、特异效应与性能,以期对纳米材料的未来发展提供理论支持和实践指导。

在文章结构上,本文首先简要介绍了纳米材料的定义、分类和基本特性,为后续深入研究奠定基础。

随后,详细分析了国内外纳米材料研究的最新成果和发展趋势,对比了国内外研究的异同,总结了纳米材料研究的主要挑战和前景。

在内容安排上,本文将从纳米材料的结构出发,探讨其原子排列、表面结构、界面结构等对其性能的影响;进而分析纳米材料的特异效应,如小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应等,揭示这些效应如何赋予纳米材料独特的物理和化学性质;对纳米材料的性能进行深入探讨,包括力学性能、电磁性能、光学性能、热学性能等,以期全面展现纳米材料的优越性和潜在应用价值。

通过对纳米材料的系统研究和综述,本文旨在为推动纳米材料的进一步发展提供有益参考,同时激发广大科研工作者和工程技术人员在纳米材料领域开展创新研究的热情和信心。

二、纳米材料的结构与制备纳米材料,其尺寸通常在1到100纳米之间,由于其独特的尺寸效应,展现出了许多与众不同的物理、化学和生物特性。

这些特性使得纳米材料在能源、医疗、电子、环保等诸多领域具有广泛的应用前景。

因此,对纳米材料的结构与制备进行深入的研究,对于推动纳米科技的进步具有重要意义。

纳米材料的结构决定了其性能和应用。

根据其维度的不同,纳米材料可以分为零维纳米材料(如纳米颗粒)、一维纳米材料(如纳米线、纳米管)、二维纳米材料(如纳米薄膜、纳米片)以及三维纳米材料(如纳米多孔材料、纳米复合材料)。

这些不同维度的纳米材料,其内部原子排列、电子状态、表面性质等都会发生显著变化,从而展现出独特的物理、化学和机械性能。

纳米材料及技术在解决卡脖子问题领域的研究进展和应用实例

纳米材料及技术在解决卡脖子问题领域的研究进展和应用实例

纳米材料及技术在解决卡脖子问题领域的研究进展和
应用实例
1.研究进展
(1).纳米材料的应用
已经有许多研究发现,纳米材料可以有效地缓解和解决卡脖子问题。

例如,纳米复合材料在卡脖子改善方面可以提供更好的支撑和弹性。

纳米复合材料的应用还可以在改善睡眠质量和改善疼痛方面发挥重要
作用。

(2).纳米技术
除纳米材料外,纳米技术也在改善卡脖子问题方面发挥着重要作用。

例如,智能脖套是一种利用纳米技术,通过监测脖子周围环境、温度、湿度等参数来诊断和改善脖子疼痛的新型精密智能仪器。

此外,还有
基于量子点、热棒头这类其他传统技术,它们也可以有效地抑制和缓
解脖子的痛苦。

2.应用实例
(1).纳米材料广泛应用
纳米材料已经在解决卡脖子问题方面广泛应用,包括生产头枕、肩带
和脊椎支持等等。

例如,已经有一种以纳米纤维编织出来的枕头,它
可以为头部提供支撑,有助于改善卡脖子问题;此外,纳米复合材料
的肩带也得到了广泛的应用,可以满足不同设计要求。

(2).纳米技术得到广泛应用
纳米技术也用于解决卡脖子问题,包括物联网技术、脉冲静电治疗技术和其他生物医学技术。

例如,一种受控制的低功率无线信号传感器可以装在睡枕里,它能够实时监测脊椎结构产生弹性变化,从而准确判断什么时候脊椎易产生疼痛反应;此外,脉冲静电治疗技术也可以有效地改善脖子疼痛,缓解卡脖子问题。

纳米材料的性能及其应用研究进展

纳米材料的性能及其应用研究进展

纳米材料的性能及其应用研究进展近年来,纳米科技发展迅速,纳米材料被广泛应用于生物医学、环保、新能源、信息技术等领域,得到了研究人员的广泛关注。

本文将从纳米材料的性能入手,阐述其应用研究进展。

一、纳米材料的性能纳米材料指尺寸小于100纳米的物质,由于纳米尺度下的量子大小效应、表面效应等物理、化学特性,与宏观物质相比,其性能具有明显的差异。

1、物理性能纳米材料的光学、磁学、电学等物理性质迥异于宏观材料。

例如,金属纳米颗粒在可见光范围内具有显著的表面等离子共振吸收现象,与尺寸和形状有关,可应用于传感器、光学器件等领域;磁性纳米粒子在外加磁场下表现出不同的磁性,可应用于医学成像、存储介质等领域;碳纳米管的导电性和导热性特别好,在新能源领域有广泛应用。

2、化学性质纳米材料的表面积相比宏观物质大幅提高,其表面能、化学活性、滞留作用都具有显著特点。

例如,银纳米颗粒的表面具有广谱抗菌性,可应用于医疗用品、水处理等领域;纳米氧化锌的表面具有光催化降解有机污染物的作用,可应用于水处理、空气净化等领域。

3、机械性能纳米材料比宏观物质的强度、硬度、塑性等力学性能更具优越性。

例如,纳米硬度大于单晶体硬度的1/3,石墨烯比钢的强度高200倍,且弹性模量高,可应用于强度要求高的工业领域。

二、纳米材料的应用研究进展1、生物医学领域纳米材料在生物医学领域有广泛应用,包括药物送递、分子诊断、组织工程、生物成像、抗菌等方面。

例如,通过化学修饰,纳米材料可选择性地靶向癌细胞,并释放药物;同时,纳米颗粒的表面还可与生物分子相互作用,形成生物传感器,应用于分子诊断和成像。

2、环保领域纳米材料在环保领域的应用包括空气净化、水处理和废物处理等方面。

例如,纳米TiO2、纳米铁等材料具有光催化降解作用,可应用于水处理和空气净化;纳米材料与污染物结合后可通过热解、燃烧等方式进行处理。

3、新能源领域纳米材料在新能源领域的应用主要集中在太阳能电池、储能材料和催化剂等方面。

纳米技术在材料科学与工程中的创新进展

纳米技术在材料科学与工程中的创新进展

纳米技术在材料科学与工程中的创新进展摘要:纳米技术作为一种应用广泛的前沿技术,已经在材料科学与工程领域取得了许多创新进展。

本文将重点介绍纳米技术在材料制备、表征、性能优化以及应用领域的创新应用。

通过对纳米技术的发展历程和当前研究热点的分析,以期为材料科学与工程领域的研究者提供一个全面的了解和展望。

1. 引言材料科学与工程一直以来都是科学研究和工程应用的重要领域。

随着纳米粒子的制备、表征和控制能力的提高,纳米技术作为一种新兴技术逐渐引起了人们的关注。

纳米技术的研究和应用不仅在材料制备方面具有巨大潜力,也能够为材料的性能改善和应用领域的拓展提供新的思路。

下面将分别从纳米材料的制备、表征和性能优化以及应用领域的创新应用三个方面展开论述。

2. 纳米材料的制备纳米材料的制备是纳米技术的核心内容之一。

目前,有许多不同的方法可用于制备纳米材料,如溶液法、气相法、机械法等。

其中,溶液法是一种常用的纳米材料制备方法,通过控制反应条件和添加剂的种类和浓度可以得到具有不同形貌和大小的纳米颗粒。

气相法主要是通过热蒸发、热分解和溅射等方法制备纳米材料,其优点在于制备过程简单,可以得到高纯度的纳米材料。

机械法主要包括球磨法和电化学法等,通过机械能和电化学作用将材料粉末制备成纳米尺寸的颗粒。

这些制备方法的发展为纳米材料的大规模制备提供了可行的途径。

3. 纳米材料的表征纳米材料的表征是纳米技术研究的重要环节。

由于纳米材料具有特殊的尺寸效应和表面效应,对纳米材料的表征需要更高的分辨率和敏感性。

目前,常用的表征手段包括扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)等。

SEM可以直观地观察纳米颗粒的形貌和分布情况,TEM 能够观察到纳米颗粒的晶体结构和晶界等细节,AFM则可以提供纳米尺度的表面形貌和力学性质等信息。

此外,还可以利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、热重分析(TGA)等技术对纳米材料进行结构、组成和热力学性质的分析。

纳米电催化材料的研究进展

纳米电催化材料的研究进展

纳米电催化材料的研究进展纳米电催化材料是一种具有纳米尺度晶格结构并具有催化活性的材料。

由于其高比表面积和丰富的表面活性位点,纳米电催化材料在电催化领域具有广泛的应用潜力。

近年来,通过合成方法的不断改进和表征技术的提高,纳米电催化材料取得了重要的研究进展。

首先,合成方法方面的进展是纳米电催化材料取得重要突破的关键。

目前常用的合成方法包括溶液法、气相法、固相法等。

溶液法是最常用的合成方法之一,可以通过控制合成条件和添加特定的添加剂来调控纳米材料的形貌和结构。

气相法可以得到高纯度的纳米材料,但需要高温和高压条件下进行。

固相法通过调节反应温度和时间,可以得到具有良好晶体结构和形貌一致性的纳米催化材料。

其次,表征技术的发展为纳米电催化材料的研究提供了强有力的支持。

传统的表征方法如X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)可以研究纳米材料的晶体结构和形貌,但对于纳米尺度的材料则存在一定的限制。

近年来,透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等高分辨率表征技术的发展使得研究者可以直接观察到纳米材料的晶格结构和表面形貌,揭示了纳米材料的微观结构特征。

另外,纳米电催化材料的性能改进也是研究的重点之一、研究者通过合理设计材料结构和表面活性位点的调控,可以提高材料的催化活性和稳定性。

例如,通过合金化、掺杂和表面修饰等方法可以增强催化活性位点的吸附能力和催化活性。

此外,应用纳米材料在电催化领域的过程研究也取得了重要的进展,如电催化机制和催化反应动力学研究等。

最后,纳米电催化材料的应用拓展也值得关注。

纳米电催化材料在燃料电池、电解水制氢和电化学传感等重要领域具有广泛的应用前景。

研究者通过合成控制和性能改进,提高了材料的催化活性和稳定性,推动了相关应用的发展。

同时,纳米电催化材料在能源转化和环境保护方面具有重要的应用价值,未来的研究将更加关注其在能源转化和环境领域的应用。

综上所述,纳米电催化材料的研究取得了重要的进展,这些进展包括合成方法的优化、表征技术的改进、性能的提高以及应用的拓展。

纳米光催化材料的研究进展

纳米光催化材料的研究进展

纳米光催化材料的研究进展纳米光催化材料是一种新型的催化材料,其具有极小的粒径和高比表面积,能够在光照条件下催化化学反应,具有广泛的应用前景。

近年来,纳米光催化材料的研究一直是材料科学领域的热点之一,吸引了众多科研工作者的关注和投入。

本文将对纳米光催化材料的研究进展进行综述,以期为该领域的相关研究提供参考和借鉴。

1. 纳米光催化材料的基本概念和研究意义纳米光催化材料是指粒径在纳米级别的催化材料,其特点是具有高比表面积和丰富的表面活性位点。

光催化是一种利用光能促进催化反应进行的方法,其在环境治理、能源转化、化学合成等领域具有重要的应用价值。

纳米光催化材料由于其独特的电子结构和表面性质,能够有效提高光催化反应的活性和选择性,因此备受研究者的关注。

2. 纳米光催化材料的合成方法目前,制备纳米光催化材料的方法主要包括物理方法和化学方法。

其中物理方法主要包括溶胶-凝胶法、气相沉积法、物理气相沉积法等;化学方法主要包括溶剂热法、水热法、共沉淀法等。

这些方法各有优缺点,研究者们在实际应用中会根据所需材料的类型和性能进行选择。

3. 纳米光催化材料的特性和表征纳米光催化材料由于其小尺寸和高比表面积,表现出许多与宏观材料不同的特性。

对其进行准确的表征对于研究和应用具有重要意义。

常用的表征方法包括透射电镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等。

对于光催化材料来说,还需要通过光催化性能测试来评价其在光催化反应中的活性和稳定性。

4. 纳米光催化材料在环境治理中的应用纳米光催化材料在环境治理领域有着广泛的应用前景。

通过光催化氧化反应可以将水中的有机物、重金属离子等有害物质转化为无害的物质,实现水的净化和环境的治理。

还可以利用纳米光催化材料来降解废水中的有机废物、杀灭细菌等,为环境治理提供新的思路和方法。

5. 纳米光催化材料在能源转化中的应用在能源转化领域,纳米光催化材料也具有重要的应用价值。

利用光催化水分解技术可以将太阳能转化为氢气等可再生能源,用于能源储备和利用。

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纳米材料的研究内容及进展摘要纳米科技是在80年代末,90年代初逐步发展起来的前沿、交叉性新兴科技领域,也是21世纪最前沿,最富有活力的学科领域之一,是继信息技术和生物技术之后,又一深刻影响人类和社会经济发展的重大技术,它的迅猛发展将在新世纪影响到几乎所有的工业领域,有些甚至产生革命性的变化。

关键词:纳米材料研究内容进展在充满生机的21世纪,信息、生物技术、能源、环境、先进制造技术和国防的高速必然对材料提出新的需求,元件的小型化、智能化、高集成、高密度存储和超快传输等对材料的尺寸要求越来越小;航空航天、新型军事装备及先进制造技术等对材料性能要求越来越高。

新材料的创新,以及在此基础上诱发的新技术。

新产品的创新是未来10年对发展、振兴、国力增强最有力的战略领域,纳米材料将是起重要作用的关键材料之一。

纳米科技研究的深入发展和产业化的迅速推进对高水平研发人员和高级技术人才提出了越来越迫切的需求,世界发达国家已经在全面部署纳米科技的教育,以期为形成现实生产力做准备。

一纳米材料的研究内容纳米材料和纳米结构是当今新材料研究领域中最富有活力、对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象,也是纳米中最为活跃、最接近的重要组成部分。

近年来,纳米材料和纳米结构取得了引人注目的成就。

例如,存储密度达到每平方某时400G的磁性纳米棒阵列的量子磁盘、成本低廉、发光频段可调的高效纳米阵列激光器、价格低廉高能量转化的纳米结构太阳能电池和热电转化元件、用作轨道炮道轨的耐烧蚀高强高韧纳米复合材料等的问世,充分显示了它在国民经济新型支柱产业和高技术领域应用的巨大潜力。

正像美国家估计的“这种人们肉眼看不见的极微小的物质很可能给予各个领域带来一场革命”。

纳米材料和纳米结构的应用将对如何调整国民经济支柱产业的布局、设计新产品、形成新的产业及改造传统产业注入高科技含量提供新的机遇。

研究纳米材料和纳米结构的重要科学意义在于它开辟了人们认识的新层次,是知识创新的源泉。

由于纳米结构单元的尺度(1~100urn)与物质中的许多特征长度,如的德布洛意波长、超导相干长度、隧穿势垒厚度、铁磁性临界尺寸相当,从而导致纳米材料和纳米结构的物理、化学特性既不同于微观的原子、分子,也不同于宏观物体,从而把人们探索自然、创造知识的能力延伸到介于宏观和微观物体之间的中间领域。

在纳米领域发现新现象,认识新,提出新概念,建立新,为构筑纳米材料科学体系新框架奠定基础,也将极大丰富纳米物理和纳米化学等新领域的研究内涵。

世纪之交高韧性纳米陶瓷、超强纳米金属等仍然是纳米材料领域重要的研究课题;纳米结构设计,异质、异相和不同性质的纳米基元(零维纳米微粒、一维纳米管、纳米棒和纳米丝)的组合。

纳米尺度基元的表面修饰改性等形成了当今纳米材料研究新热点,人们可以有更多的自由度按自己的的意愿合成具有特殊性能的新材料。

利用新物性、新原理、新设计纳米结构原理性器件以及纳米复合传统材料改性正孕育着新的突破。

进入90年代,纳米材料研究的内涵不断扩大,领域逐渐拓宽。

一个突出的特点是基础研究和应用研究的衔接十分紧密,实验室成果的转化速度之快出乎人们预料,基础研究和应用研究都取得了重要的进展。

美国已成功地制备了晶粒为50urn的纳米Cu的决体材料,硬度比粗晶Cu提高5倍;晶粒为7urn的Pd,屈服应力比粗晶Pd高5倍;具有高强度的金属间化合物的增塑一直引起人们的关注,晶粒的纳米化为解决这一问题带来了希望,纳米金属间化合物 FqsAJZCr室成果的转化,到为止,已形成了具有自主知识产权的几家纳米粉体产业,睦次鹦米氧化硅。

氧化钛、氮化硅核区个文的易实他借个缈阳放宽在纳米添加功能陶瓷和结构陶瓷改性方面也取得了很好的效果。

二纳米材料的研究进展根据纳米材料发展趋势以及它在对世纪高技术发展所占有的重要地位,世界发达国家的政府都在部署本来10~15年有关纳米科技研究规划。

美国国家基金委员会(NSF)1998年把纳米功能材料的合成加工和应用作为重要基础研究项目向全国科技界招标;美国DARPA(国家先进技术研究部)的几个计划里也把纳米科技作为重要研究对象;日本近匕年来制定了各种计划用于纳米科技的研究,例如 Ogala计划、ERATO计划和量子功能器件的基本原理和器件利用的研究计划,1997年,纳米科技投资1.28亿美元;德国科研技术部帮助联邦政府制定了1995年到2010年15年发展纳米科技的计划;英国政府出巨资资助纳米科技的研究;1997年西欧投资1.2亿美元。

据1999年7月8日《自然》最新报道,纳米材料应用潜力引起美国白宫的注意;美国总统克林顿亲自过问纳米材料和纳米技术的研究,决定加大投资,今后3年经费资助从2.5亿美元增加至5亿美元。

这说明纳米材料和纳米结构的热潮在下一世纪相当长的一段时间内保持继续的势头。

我国纳米材料研究始于80年代末,“八五”期间,“纳米材料科学”列入国家攀登项目。

国家科学基金委员会、科学院、国家教委分别组织了8项重大、重点项目,组织相关的科技人员分别在纳米材料各个分支领域开展工作,国家自然科学基金委员会还资助了20多项课题,国家“863”新材料主题也对纳米材料有关高科技创新的课题进行立项研究。

1996年以后,纳米材料的应用研究出现了可喜的苗头,地方政府和部分家的介人,使我国纳米材料的研究进入了以基础研究带动应用研究的新局面。

我国有60多个研究小组,有600多人从事纳米材料的基础和应用研究,其中,承担国家重大基础研究项目的和纳米材料研究工作开展比较早的单位有:中国科学院上海硅酸盐研究所、南京大学。

中国科学院固体物理研究所、金属研究所、物理研究所、中国科技大学、中国科学院化学研究所、清华大学,还有吉林大学烹北大学、西安大学、天津大学。

青岛化工学院、华东师范大学\华东理工大学、浙江大学、中科院大连化学物理研究所、长春应用化学研究所、长春物理研究所、感光化学研究所等也相继开展了纳米材料的基础研究和应用研究。

我国纳米材料基础研究在过去10年取得了令人瞩目的重要研究成果。

已采用了多种物理、化学制备金属与合金(晶态、非晶态及纳米微晶)氧化物、氮化物、碳化物等化合物纳米粉体,建立了相应的设备,做到纳米微粒的尺寸可控,并制成了纳米薄膜和块材。

在纳米材料的表征、团聚体的起因和消除、表面吸附和脱附、纳米复合微粒和粉体的制取等各个方面都有所创新,取得了重大的进展,成功地研制出致密度高、形状复杂、性能优越的纳米陶瓷;在世界上首次发现纳米氧化铝晶粒在拉伸疲劳中应力集中区出现超塑性形变;在颗粒膜的巨磁电阻效应、磁光效应和自旋波共振等方面做出了创新性的成果;在国际上首次发现纳米类钙钛矿化合物微粒的磁嫡变超过金属Gd;设计和制备了纳米复合氧化物新体系,它们的中红外波段吸收率可达 92%,在红外保暖纤维得到了应用;发展了非晶完全晶化制备纳米合金的新方法;发现全致密纳米合金中的反常Hall-Petch效应。

近年来,我国在功能纳米材料研究上取得了举世瞩目的重大成果,引起了国际上的关注。

一是大面积定向碳管阵列合成:这方面的文章发表在1996年的美国《科学》杂志上。

二是超长纳米碳管制备:该项成果已发表于1998年8月出版的英国《自然》杂志上。

英国《时报》以“碳纳米管进入长的阶段”为题介绍了有关长纳米管的工作。

三是氮化嫁纳米棒制备:该项成果被评为1998年度中国十大科技新闻之一。

四是硅衬底上碳纳米管阵列研制成功,推进碳纳米管在场发射平面和纳米器件方面的应用。

五是唯一维纳米丝和纳米电缆:该成果研究论文在瑞典召开的1998年第四届国际纳米会议宣读后,许多外国科学家给予高度评价。

六是用苯热法制备纳米氮化像微晶;发现了非水溶剂热合成技术,首次在300℃左右制成粒度达30urn的氮化锌微晶。

还用苯合成制备氮化铬(CrN)、磷化钻(COZP)和硫化锑(Sb。

S。

)纳米微晶,论文发表在1997年的《科学》杂志上。

七是用催化热解法制成纳米金刚石;在高压釜中用中温(70℃)催化热解法使四氯化碳和钠反应制备出金刚石纳米粉,论文发表在1998年的《科学》杂志上。

美国《化学与工程新闻》杂志还发表题为“稻草变黄金棗从四氯化碳(CC14)制成金刚石”~文,予以高度评价。

我国纳米材料和纳米结构的已有10年的工作基础和工作积累,在“八五”研究工作的基础上初步形成了几个纳米材料研究基地,中科院上海硅酸盐研究所、南京大学、中科院固体物理所、中科院金属所、物理所、大学、清华大学和中科院化学所等已形成我国纳米材料和纳米结构基础研究的重要单位。

无论从研究对象的前瞻性、基础性,还是成果的学术水平和适用性来,都为我国纳米材料研究在国际上争得一席之地,促进我国纳米材料研究的,培养高水平的纳米材料研究人才作出了贡献。

在纳米材料基础研究和研究的衔接,加快成果转化也发挥了重要的作用。

和今后一个时期内这些单位仍然是我国纳米材料和纳米结构研究的中坚力量。

在过去10年,我国已建立了多种物理和化学制备纳米材料,研制了气体蒸发、磁控溅射、激光诱导CVD、等离子加热气相合成等10多台制备纳米材料的装置,发展了化学共沉淀、溶胶一凝胶、微乳液水热、非水溶剂合成和超临界液相合成制备包括金属、合金、氧化物、氮化物、碳化物、离子晶体和半导体等多种纳米材料的方法,研制了性能优良的多种纳米复合材料。

近年来,根据国际纳米材料研究的发展趋势,建立和发展了制备纳米结构(如纳米有序阵列体系、介孔组装体系、MCM-41等)组装体系的多种方法,特别是自组装与分子自组装、模板合成、碳热还原、液滴外延生长、介孔内延生长等也积累了丰富的经验,已成功地制备出多种准一维纳米材料和纳米组装体系。

这些方法为进一步研究纳米结构和准一纳米材料的物性,推进它们在纳米结构器件的应用奠定了良好的基础。

纳米材料和纳米结构的评价手段基本齐全,达到了国际90年代末的先进水平。

综上所述,“八五”期间我国在纳米材料研究上获得了一批创新性的成果,形成了一支高水平的科研队伍,基础研究在国际上占有一席之地,应用开发研究也出现了新局面,为我国纳米材料研究的继续发展奠定了基础。

10年来,我国科技工作者在国内外学术刊物上共发表纳米材料和纳米结构的论文2400多篇,在国际上排名第五位,其中纳米碳管和纳米团簇在1998年度欧洲情报交流会上德国马普学会固体所一篇研究报告中报道中国科技工作者发表论文已超过德国,在国际排名第三位,在国际历次召开的有关纳米材料和纳米结构的国际会议上,我国纳米材料科技工作者共做邀请报告24次。

到目前为止,纳米材料研究获得国家三等奖1项,国家发明奖2项;院部级自然科学一、二等奖3项,发明一、H等奖3项,科技进步Th等奖1项;申请专利 79项,其中发明专利占50%,已正式授权的发明专利6项,已实现成果转化的发明专利6项。

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